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合成革如何能更防水防油耐磨?

2020-12-17 11:00:32

 

俄亥俄州立大学的研究人员发明了一种可用于合成革的纳米涂层。该涂层既不亲水,也不亲油。上下两组图为合成革经纳米涂层处理前后,油滴在其表面的对比情况。经纳米涂层处理后,油滴从合成革表面滑落了。

美国俄亥俄州立大学的研究人员曾在荷叶的启发下,采用纳米技术设计了自清洁玻璃和油水分离设备。日前,他们在《胶体与表面A》中发文称,将同样原理的仿生纳米涂料应用于合成革,可使其表面既不亲水也不亲油。这将使类皮革表面不再粘附在一起(70℃)。俄亥俄杰出学者、机械工程教授Bharat Bhushan说:“纳米涂料或可用于任何包含合成革的产品。真皮曾经在人类历史上占有重要的地位,但合成革由于价格低廉,加工方便而逐渐占据市场。据我们所知,这是首次有人开发出能同时防水防油的合成革。”

合成革由覆盖有塑胶的面料制成,塑胶材料通常为聚氨酯(PU)或聚氯乙烯(PVC)。PVC和PU均可以通过模压,加工成带纹理的扁平薄片,从而具备皮革般的质地和纹理。与真皮类似,合成革也有一定的渗透性。但与真皮不同的是,合成革在高温下会因软化而变得黏糊。Bhushan主要从事仿生学研究,荷叶的表面特性是其诸多工作的启示源。在之前的实验中,研究人员试图在合成革表面喷涂二氧化硅纳米颗粒,以使其具备憎水憎油的特性。但Bhushan和博士生Dev Gurera很快发现,合成革用到的增塑剂对纳米颗粒的粘附性有阻碍作用。因此,他们选用紫外光清洁了合成革表面。随后,纳米颗粒就能附着在合成革表面了,并且还能表现出纹理感。最后,研究人员利用硅树脂将纳米颗粒进行了封闭。整个涂层几乎是透明的,并不会影响合成革的观感。

 

 

与油情况类似,水滴也从经纳米涂层处理的合成革表面滑落了。

Bhushan和Gurera将涂层涂布在PU和PVC样品上,并测试了其防水/油性,自清洁性,耐久性与耐热性。实验结果(节选部分)表明,水和油滑落需要的倾斜角分别为2°和4°,均低于超级疏液性的规定值(<10°)。经涂层处理的合成革表面被蓝宝石摩擦100次后,液滴滑落的倾斜角为7°。未经处理的合成革表面的碳化硅粉末,仅能被一滴水冲走10%,对于处理过的合成革,这一数据为90%。纳米涂层的耐热性也较为出众——在70℃下,涂层的粘性仍然很低,这可以确保在大多数情况下,汽车乘客的大腿不会有粘附感。

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